DE2911222A1 - Verfahren und vorrichtung zum entschlammen von salzbaedern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum entschlammen von salzbaedern

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DE2911222A1 DE19792911222 DE2911222A DE2911222A1 DE 2911222 A1 DE2911222 A1 DE 2911222A1 DE 19792911222 DE19792911222 DE 19792911222 DE 2911222 A DE2911222 A DE 2911222A DE 2911222 A1 DE2911222 A1 DE 2911222A1
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Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6000 Frankfurt/Main, Weißfrauenstrasse 9
Verfahren und Vorrichtung zum Entschlammen von Salzbädern.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entschlammen von verunreinigten Salzschmelzen, wie sie beispielsweise zum Nitrieren von metallischen Werkstoffen, vorzugsweise von Eisenwerkstoffen, verwendet werden. Derartige Salzbäder sind in grossem Umfange in Gebrauch und bestehen überwiegend aus Karbonaten und Cyanaten der Alkalimetalle. Teilweise sind auch Alkalicyanide in diesen Bädern enthalten. Solche Salzschmelzen werden normalerweise bei einer Betriebstemperatur von 560 bis 600 C betrieben.
Während der Behandlung von Bauteilen aus Eisenwerken
w stoffen verschlammen diese Bäder in unterschiedlich hohem Maße, und zwar dadurch, dass anhaftende Stahlpartikel, wie z.B. Drehspäne oder Schleifstaub, sich auf dem Boden des Behandlungsgefasses ansammeln oder in feinverteilter Form im Schwebezustand verbleiben.
Desgleichen führt die Behandlung von verzunderten oder von unbearbeiteten Oberflächen (Guss- oder Schmiede-
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haut) zur Verunreinigung des Bades. Sehliesslich wird Schlammanteil auch dadurch gebildet, dass von Chargierhilfsmitteln, wie Körben oder Gestellen, nach mehrfacher Behandlung Nitridpartikel abblättern und im Bad verbleiben. Der so entstehende "Schlamm" besteht überwiegend aus Eisennitrid und -oxid.
Andere Salzbäder, wie z.B. Abkühlbäder auf Hydroxidbasis, werden durch die Bildung von unlöslichen Karbonaten immer dickflüssiger, wodurch der Schmelzpunkt der Bäder steigt und die Abkühlwirkung sich vermindert. Daher müssen auch solche Saizbäder gereinigt werden.
Da der Schlammgehalt des Nitrierbades die Reproduzierbarkeit der zu erzielenden Nitrierergebnisse stark beeinflusst, ist eine laufende Säuberung des Bades sehr wichtig. In der Praxis werden dazu verschiedene Ent- . Schlammungsvorrichtungen benutzt. Allen bisherigen Systemen ist dabei gemeinsam, dass zur Entschlammung eine Betriebsunterbrechung erforderlich ist, d.h. die Entschlammung muss im unbeschickten Bad vorgenommen werden.
Ferner wird bei allen bisherigen Systemen die Entschlammung mit Lochblechen, Drahtsieben oder auch mit Mineral- oder Glaswolle vorgenommen, die in einer geeigneten Vorrichtung untergebracht sind. Diese Vorrichtung besteht vielfach aus einem oder mehreren übereinander angeordneten korbartigen Gebilden aus Lochblech, die der Form des Tiegels angepasst und eventuell mit einem Drahtsieb belegt sind. Auch einfache teller-
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artige Vorrichtungen mit einem aufgebördelten Rand aus Lochblech sind in Gebrauch. Zum Entschlammen wird die Vorrichtung in das ungeschickte Salzbad eingebracht und -eventuell nach einer Absetz- und Beruhigungsphase - wieder herausgezogen. Die im Bad vor-
IQ handenen Schlammpartikel setzen sich zu einem grossen Teil am Lochblech, am Drahtsieb oder an der Glaswolle ab. Bekannt ist auch ein zylindrischer Behälter mit einem Klappboden aus Lochblech (DE-OS 26 k5 669). Dieser wird mit geöffnetem Boden in das Bad gebracht, dann der Boden geschlossen und die gesamte Vorrichtung wieder herausgezogen. Dadurch wird eine Filtration des Bades erreicht. Um eine vollständige Entschlammung der Salzschmelzen zu erreichen, muss bei allen bekannten Entschlammungsverfahren und -vorrichtungen der Vorgang mehrfach wiederholt werden.
Nachteilig wirkt sich bei der bisherigen Verfahrensweise zur Reinigung von Salzbädern die laufende Betriebsunterbrechung aus, die bei hohen Ansprüchen an die Sauberkeit des Bades erheblich sein kann. Oft sind die feinen Schwebeteilchen nur unzureichend zu entfernen. Vor allem kann es aber bei empfindlichen Bauteilen zu unterschiedlichen Behandlungsergebnissen kommen, da zwischen zwei Entschlamnmngsvorgängen der Schlammgehalt des Bades zunimmt und die Behandlungsergebnisse dadurch verschlechtert werden. Der Ausweg, bei empfindlichen Bauteilen nach jeder Charge zu entschlammen, ist allerdings sehr arbeitsaufwendig und zeitraubend.
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Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Enschlammung von verunreinigten Salzbädern, insbesondere von Nitriersalzbädern zu finden, die einerseits mit möglichst geringer Betriebsunterbrechung arbeiten, andererseits eine vollständige Entschlammung gewährleisten, für alle Badgrössen passen und in der Handhabung einfach und unkompliziert sind.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während des Betriebes der Bäder ein Teil der Salzschmelze kontinuierlich gereinigt wird. Diese Reinigung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass ein Teil der Salzschmelze kontinuierlich über eine Entschlammungseinheit geleitet und die gereinigte Schmelze wieder dem Bad zugeleitet wird. Vorteilhafterweise wird ein solcher Teil der Schmelze über die Entschlammungseinheit geleitet, dass das Gesamtvolumen des Salzbades in : einer Zeitspanne von 1 bis 5 Stunden einmal gereinigt wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine in das Salzbad eintauchende Pumpe und eine Entschlammungseinheit, in die ein Teil der Schmelze kontinuierlich gefördert wird.
Die Entschlammungseinheit besteht vorzugsweise aus einem oberhalb und ausserhalb des Salzbades ange — brachten Filter- und Absetzsystem. Dadurch ist eine kontinuierliche Entschlammung des Bades möglich. Das
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hat den Vorteil einer höheren Produktivität des Bades, da Betriebsunterbrechungen nicht mehr notwendig sind. Ein weiterer Vorteil ist aber, dass ständig der gleiche Badzustand bezüglich Schlammgehalt vorliegt, d.h. dass sich der minimale Schlammgehalt des Bades über längere Zeit nicht ändert. Damit wird eine völlige Gleichmässigkeit der Behandlungsergebnisse erzielt.
Anhand der Abbildungen I bis III werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch beschrieben:
In Abbildung I und II ist eine Ausführungsform mit einem Filtersystem dargestellt: Die Salzschmelze (l) befindet sich im Titantiegel (2). In die Salzschmelze
(l) ist eine Druckluftpumpe (3), beispielsweise eine Mammutpumpe, eingetaucht, mit dem Druckluftanschluss (k) und dem Steigrohr (5)· Der von der Mammutpumpe (3) geförderte Salzstrom gelangt in das Filtersystem (6) und verlässt dieses System durch das Auslaufrohr (7). Das Filtersystem (6) besteht beispielsweise aus einem doppelwandigen Blechmantel (S und 9), der Z.wischenraum ist zur Vermeidung von Värmeverlusten und damit verbundener Auskristallisation von Badbestandteilen mit Glas-, Schlacken- oder Mineralwolle isoliert (1O). Im Inneren dieses Isoliermantels befindet sich ein Topf aus Lochblech (11), in den eine Hülse aus engmaschigem Drahtnetz eingestellt wird (12).
Die flüssige Salzschmelze wird in die oben offene Filterhülse (12) gepumpt, die Schlammpartikel werden
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beim Passieren dieses Filters zurückgehalten, die gereinigte Salzschmelze verlässt das Filtersystem durch den Ablauf (7)· Um sicherzustellen, dass bei einem zugesetzten Filter keine Komplikationen durch Überlaufen des Topfes auftreten, ist ein Überlauf (13) angebracht. Mit Schlamm gefüllte oder zugesetzte Filterhülsen können sehr einfach ausgewechselt werden, ohne dass die Mammutpumpe abgestellt oder aus dem ■ Bad entnommen werden muss, da das Steigrohr (5) um seine
Längsachse zum Bad hin gedreht werden kann. 15
In Abbildung III ist eine andere mögliche Ausführungsform der Entschlammungseinheit (6) dargestellt: Sie besteht in diesem Falle aus einem einfachen Kasten (14), der ebenfalls zur Vermeidung von Verlusten isoliert werden kann. In dem Kasten (14) sind unterschiedlich hohe Blechstufen (15) angebracht. Die von der Druckluftpumpe (3) geförderte flüssige Salzschmelze gelangt in die erste Kammer (l6) der Entschlammungseinheit (6). Ist diese erste Kammer (l) gefüllt, läuft die Salzschmelze über in die weiteren Kammern, bis bis sie das Auslaufrohr (7) erreicht. Dadurch, dass die Salzschmelze langsam mehrere Kammern passieren muss,wird sie sehr stark beruhigt, wodurch die Schlammpartikel Gelegenheit haben, sich am Boden abzuscheiden.
Ist die Kammer mit Schlamm gefüllt, kann durch einfaches Auskippen der zähflüssige Schlamm daraus entfernt werden.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens werden anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
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COPY ORIGINAL INSPECTED
Beispiel 1
Ein Tiegelofen mit einem Salzbadtiegel aus Titan mit 800 mm Durchmesser und I500 mm Tiefe enthält 1100 kg Nitriersalzinhalt. Bei einer Betriebstemperatur von 580 C werden als zu behandelnde Teile Gleichlaufkörper aus der Stahlsorte C 45 mit einem Chargengewicht von 400 kg in einem Gestell von 60 kg in das Bad eingetaucht. Die Behandlungsdauer (Verweildauer im Bad) beträgt eine Stunde, wobei im Dreischichtbetrieb gearbeitet wird.
T5 Bei herkömmlicher Entschlammung musste innerhalb der drei Schichten viermal entschlammt werden, d.h. alle sechs Stunden. Der Gehalt an wasserunlöslichen Bestandteilen im Bad schwankte zwischen zwei Entschlammungsvorgängen zwischen 0,017 % (unmittelbar nach dem Entschlammen) und 0,19 % (unmittelbar vor der nächsten Entschlammung).
Der Entschlammungsvorgang nahm jeweils 30 Minuten in Anspruch, so dass innerhalb von drei Schichten 2^ unter Einbeziehung der für Beschickung des Bades und Entnahme der Teile notwendigen Zeit insgesamt maximal IS Chargen mit ?200 kg behandelt werden konnten.
Bei Einsatz des erfindungsgemässen Entschlammungs-Verfahrens und einer Vorrichtung gemäss Abbildungen I und II lag der Gehalt an wasserunlöslichen Bestandteilen konstant bei 0,015 $?der Wechsel von Filterhülsen konnte während des laufenden Betriebes vorge~ nommen werden, so dass insgesamt maximal 20 Chargen
UJ mit insgesamt SOOO kg behandelt werden konnten.
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COPY
Wichtiger ist jedoch, dass neben diesem Anstieg der Produktivität ein deutlicher Anstieg der Qualität und der Gleichmässigkeit des Behandlungsgutes zu verzeichnen war, als Folge des gleichbleibend geringen Schlammgehaltes. Pro Stunde wurden hierbei 540 kg des Bades über· die Entschlammungseinheit ge-
leitet.
Beispiel 2
Ein Tiegelofen mit einem Salzbadtiegel aus Titan der Grosse 600 mm Durchmesser und 1300 mm Tiefe hatte einen Nitriersalzinhalt von 550 kg. Die Betriebstemperatur betrug 58O0C, die zu behandelnden Teile bestanden aus Kurbelwellen des Stahles 42 CrMo 4. Das Chargenge-
wicht betrug 240 kg, das Gewicht des Gestells 30 kg. Die Behandlungsdauer (Verweildauer im Bad) war zwei Stunden im Zweischichtbetrieb.
Bei diesem Beispiel musste jeweils nach zwei Chargen 25
entschlammt werden, was jeweils 25 Minuten in Anspruch nahm. Der Gehalt an wasserunlöslichen Bestandteilen betrug 0,013 % unmittelbar nach dem Entschlammen und 0,12 % unmittelbar vor der nächsten Entschlammung. Bei Einsatz einer erf indungsgemässen Ent sohl ammungsvo'r-
richtung entsprechend Abbildungen I und III konnte bei einem Durchsatz von 200 kg Salzschmelze pro Stunde der Gehalt an unlöslichen Bestandteilen im Bad auf gleichbleibend 0,014 % gesenkt werden. Während vorher innerhalb von zwei Schichten 6 Chargen mit insgesamt 1440 kg
behandelt werden konnten, wurden bei Einsatz der kon-
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tinuierlichen Entschlammung 7 Chargen mit 1680 kg behandelt. Auch hier war der deutliche Anstieg der Qualität der "behandelten Kurbelwellen erkennbar.
Beispiel 3
Ein Wannenofen der Abmessung 800 χ 600 χ 1300 mm war mit 900 kg einer Alkalihydroxidschmelze als Abkühlbad gefüllt. Die Badtemperatur betrug 350 C.
Teile gemäss Beispiel 2 wurden während einer Behandlungsdauer von 10 Minuten in dieses Bad getaucht. Durch Einschleppen von Fremdsalzen und Umwandlung der Hydroxide stieg der unlösliche Carbonatgehalt des Bades, -wodurch sich der Schmelzpunkt erhöhte und
die Abkühlwirkung nachliess. Dadurch erhöhte sich die Behandlungsdauer.
Bei der konventionellen- Entschlammung musste das Bad nach einiger Zeit in Stufen abgekühlt und mittels eines Siebes entschlammt werden.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung konnte das Bad während der gesamten Laufzeit schlammfrei gehalten werden,wobei das gesamte Bad einmal in 5 Stunden über die Entschlammungseinrichtung geleitet wurde.
Frankfurt/Main, 7-3.1979
Dr.Br.-Bi

Claims (1)

  1. 79125 DF
    DEUTSCHE GOLD- TOiD SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6000 Prankfurt/Main !,Weißfrauenstrasse 9
    Verfahren und Vorrichtung zum Entschlammen von Salzbädern .
    PATENTANSPRÜCHE
    lj. Verfahren zur Entschlammung von verunreinigten Salz? bädern, insbesondere von Nitriersalzbädern, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Bäder ein Teil der Salzschmelze kontinuierlich gereinigt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Salzschmelze kontinuierlich über
    eine Entschlammungseinheit geleitet wird. 30
    3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvolumen der Salzschmelze während einer Zeitspanne von 1 bis 5 Stunden über die Entschlammungseinheit geleitet wird.
    — 2 — 030045/00 07 ORIGINAL INSPECTED
    k. Vorrichtung zur Entschlammung von verunreinigten Salzbädern . nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine in das Salzbad (l) eintauchende Pumpe (3) und eine Entschlammungseinheit (6).
    10
    5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschlammungseinheit (6) oberhalb und ausserhalb des Salzbades (l) angeordnet ist.
    6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Entschlammungseinheit (6) als Filtereinheit ausgebildet ist.
    7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) als Druckluftpumpe ausgebildet ist.
    -3 "
    030046/0007
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